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[NRIMNews1989-03.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/96aed32e-7bf1-44b0-a240-98a63bdfe32b/download)

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漆原 英二

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[金材技研ニュース 1989 No.3](https://mdr.nims.go.jp/datasets/f108ceb9-f3c8-4fd9-a592-90e578055c1c)

## Fulltext

金属技研ニュース　1989　No.3i〇一．ゼEoo一一〇⊂蜆［o．oo］100．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo一垣oo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←＝■　　　　■1，▼1　　　　　　・　レ■’壬．　’≡一・’｝’一■’’　　、・。．．　・幽　　　　　　　　　　｝．1竈圓　　導聯．脳　iド川｛オ→零鴉．・．　，舳金属間化合物の軽量耐熱構造材料脆性の改善で実用化も遠くない　金属同士が簡単な整数比で結合している金属間化合物は，脆いというのが過去の通念であった。このために，金属問化合物は水素貯蔵合金，磁性材料，半導体など，おもに機能性材料として注目されていた。ところが，ニッケルとアルミニウムの化合物Ni3Alに微量のホウ素を添加すると粒界脆性が消滅するという事実が1979年に発見されて以来，金属間化合物に対する見方が大きく変わった。脆性さえ改善されれば，金属間化合物は高融点で耐食性も良く，さらに温度が高いほど強度が大きいという高温構造材料にもってこいの性質があるからである。ホウ素の添加で脆性が改善される理由としては，金属のいろいろな性質に関係が深い白由電子がホウ素の添加で増えて，その結果Ni・Alがより金属に近い性質になるからという説が有力である。　当研究所では，金属問化合物の中の白由電子を少なくしている非金属的な元素をより金属的な元素で置き換えても，自由電子が増えるので脆性を改善できると考えた。そして，チタン原子とアルミニウム原子が1：1（重量比では64％：36％）で結合している金属問化合物TiAlにこの考え方を適用して，軽量耐熱構造材料として有望な金属問化合物TiA1基含金を開発した。この合金では非金属性が強いアルミニウムの一部をマンガンで置換してより金属的な性質に近付け，さらにTiA1の常温における破壊機構の考察から，Ti呂A1を細かく分散させて応力の集中を避けるようにした。　こうして生まれたのが，Tト34，5％Al－1．5％Mnの重量組成をもつTiA1基合金である。この合金は，写真に見られるような双晶という特殊な機構で変形するので，常温でも3％の伸びがある。金属問化合物が通常脆いのは，変形のもとになる転位が動きにくいためであるが，このTiA1基合金では，金属的な性質を増加させた結果，動きにくい転位が動きやすい形態の転位（双晶）に変わったために’，変形が可能になった。　当研究所は，TiA1基含金を軽量耐熱構造材料として実用化するために，その脆性改善や表面改質などの特性向上をはじめ，溶解法，粉末冶金法，塑性加工法などの研究を，総合的に推進している。常温曲げ加工LたTi－34．5％Al－1．5％Mn合金の引張変形側の表面に発生した双晶1再現性がよい金属間化含物TiA1の溶解法プラズマビーム炉の圧力制御が決め手　航空機のエンジンには，ニッケル基の趨耐熱含金が使用されているが，この含金は比重が約9と大きい。そこで，これに代わる材料として，チタンとアルミニウムが1：1の原予比で結含している金属闘化含物TiAlが注冒されている。この金属聞化含物は，比璽が3．8と小さい上に，耐熱性も優れているからである。丁量Alを軽量耐熱構造材料として実禰化するためには解決しておかなければならない闘魑がいくつかあるが，その一つが溶解法によるインゴットの製造技術の確立であろ。　TiAlを溶解する場・含，研究で使用する少量ならばアルゴン雰囲気のアーク炉で間題なく行えるが，数㎏あるいはそれ以上のインゴットを作るための大量の溶解には，いろいろな困難がある。たとえば，TiA1菌体を篭極にして溶解する消耗電極梨の真空アーク炉では，アークを安定させた状態で溶解しようとすると溶解逮度が早過ぎてインゴットの内部に綱かい割れが生じ，健全なインゴットが得られない。また，電子ビーム炉では，炉内の圧力をIO■2～10刈Pa（1Paは約玉O万分の1気圧）程度に保つ必要があるので，TiAlを溶解しようとすると36％も含まれているアルミニウムが蒸発して炉内の圧力が上り，操業が困難になる。　こうしたことから，当研究所では溶解速度の調節が産噛にできて，しかも炉内の圧力が電子ビーム炉よりも2桁ほど高くてもよいプラズマビーム炉を周いて，T1Alの大量溶解技術の確立を試みた。　　　　　　　　　　　アルゴン　　　　　　　　　　　　ガス／一）／＋）　　電子ビーム　　1陽磁　　くカロ葬曳廼o劉1　プラズマビーム炉の原理図プラズマビーム炉とは，図1のように中空陰極内で発生させた低圧ガスプラズマで中空陰極を加熱し，これから放出される熱電子によ＾）試料を加熱する形式の炉である。しかしながら，チタンとアルミニウムの混含粉末を圧締して成形したものをプラズマビーム炉で溶解して数㎏規模のインゴットを多数作ったところ，アルミニウムの含有鐙がばらついて目的とする組成のものが得られなかった。遜常の溶解作薬では，炉内の圧カが3倍ほども変動していることがわかったので，プラズマ発生用のアルゴンガスの流璽またはこれとは別に炉内に導入するように綱工したアルゴンガスの流最を撚業中に微調節し，炉内の圧力が溶解申常に一定に保たれるようにしたところ，再現性の良い結果が得られた。TiA1インゴットを製造する際のアルミニウムの歩留りは，図2のように炉内の圧力によって変化するが，同じ一定の圧力に保って溶解すれば常にほぽ同じ結果が得られた。　この炉の場含，アルミニウムの歩留りが高くてその変動が比較的少ない4～8Paの範囲で炉内の圧力を常に一定に保ち，あらかじめアルミニウムの歩留りを考えて用意した原料を使って溶解すれば，目的とした組成のインゴットが，再現性よく得られる’。このような条件では，アルミニウムが蒸発して炉内の低漁部に付着する程度も小さいので，炉内の漕掃が簡単になる利一点もある。　　　　9896　　　　　　　　　■94　　　　　　　　　　　09290　　　　　　■88○　■■　　　86　　　　0　　　　2　　　　　4　　　　　6　　　　8　　　　　　　　　惇三内の灰力　（Pa）図2　一定圧力で溶解したときのアルミニウムの歩留りスポットニュ’ス　　　　　クロムを非晶質化、　　　　極低温で超電導に　臨界磁界という言葉で知られているように，超電導体に強い磁場を加えると，超電導状態は壊れてしまう。一方，磁石はいくら低温にしても超電導状態にはならない。磁性（強磁性や反強磁性などの磁気の秩序状態）を示す状態と超電導状態とは相反する状態で，磁性金属元素は超電導にはなりにくい。　当研究所では，反強磁性を示すクロムにホウ素や窒素などを加えると非晶質にすることができること、またこの非晶質のクロムは極低温（1K以下）で超電導になることを見付けた。面白いことに，この超電導状態は磁場を加えても壊れにくい。このようにして非晶質にしたクロムの磁気的な性質を調べると，磁気の秩序状態は大方壊れてしまっているが，その名残りのようなもの（スピンの大きなゆらぎ）が認められる。これが逆に磁場に対して超電導状態を壊れにくくしていることがわかった。　最近の酸化物超電導体では，磁性が超電導状態を現わす原因となっているという有力な理論もある。磁性と超電導の関係は，これからも基礎的に調べなければならない重要課題である。高温での高Mnオーステナイト鋼の脆化を防ぐ　ニッケルの代りにマンガンを用いた高Mnオーステナイト鋼は，核融合炉の構造材料として最近注目されている。この材料は，長時問使用しても強い放射能を帯ることがないからである。　当研究所では，高温における高Mnオーステナイト鋼の安定性を調べている。その結果，冷問加工した材料は650℃では短時問でも，脆いσ相（シグマ相，Cr－Mn－Fe化含物）が再結晶界面に優先的に生成することを見いだした。　冷問加工材を焼なましするか，あるいは少し炭素量を多くして微細な炭化物を析出させることにより再結晶を抑制すれば，高温で長時問使用しても高Mnオーステナイト鋼は安定で、脆くはならないことがわかった。　　　　　　　奉∵．疹“一ぺ∵lOCr－30Mn釧二生成Lたσ相（矢印）30％冷間圧延後650℃で10h時効　　　　削られやすさの簡便な　　　　判定法を考案　当研究所は，材料の削られやすさ（被削性）を，断面が10㎜角程度の小さな試料で，簡単迅速に決められる試験機を試作した。　この試験機を用いて基準とする材料と，これと同じ断面をもつ試料とを，同じ条件で鋸刃により切断する。それぞれの切断に要した時問を比較して，基準とした材料よりもその試料がどれぐらい削られやすいか（早く切断できるか）を判定する竈このために，鋸刃に加える荷重や往復の周期などを調節できるようにしてある。　快削鋼を基準材とし，これといろいろな試料の切断時間の比を計算すると，中炭素鋼はO．62，18－8ステンレス鋼はO，28，6－4黄銅は1．71などの値が得られた。これらの結果は，たとえば6－4黄銅は快削鋼よりも1．7倍削られやすいことを意味している。こうした傾向は，材料を1時間も丸削りする通常の被削性試験で得られる結果と，ほぼ一致していた。したがって，開発段階のために少量の言式料しか得られない合金の被削性の判定や，過って被削性の違う材料を混ぜてしまった場合の選別なども．，この試験機で簡便に行える。4月の研究発表（国内分）挙・協会名 開催期閥 発　　　表　　　題　　　目 発蒙者（所属）貝本物理掌会 3．29～4．1 1．CeSbの高闇波柵vAブランチについて 脊木騎善（物性）ほか（平塚：東海大） 2．趨電導アモルファスCr－BN膜の徽1彗三と磁気伝導 〃3I重い電子系と高漁趨伝導体のバンド理論 小口多美夫（物惟）遂．M2Cu04系の物性 寧治進也（物性）ほか5．N1趨微粒子中の57Feメスバウワー効果 吉林孝夫（機能）ほか資源素材学会 3．30～4．1 1．ゾルゲル法による複含酸化物の含成に関する研 粛木愛子（4G）ほか（習志野：千葉工大） 究I目本応用物理学会 4．1～壬．4 1．ドクターブレード法により作製したBi系趨伝導 熊倉洛明（正G）ほか（千葉1千葉大） テープの組織と電磁特性2．微少璽カ下における偏晶系含金の凝圃実験（KC D．ディートリック135飛行） （I　G）ほか3．金属基材上に作製した酸化物趨電導膜 橘蜜勝夫（玉G）ほか4．クリソベりル蝉緒編基板上に作製したYBCOス 〃パッタ薄膜5．InSb基板上への組成勾酉己層を含む玉nAlSbのエピ 僑本伸哉（表面）ほかタキシャル成長目　本　化　学　会 4．2 1．T1B2ひげ結晶の作製 小澤　溝（機能）ほか（京都：同志社大）目本金属学会 4、垂～4，6 1．環流水銀カプセル巾の30套ステンレス鋼，炭化ジ 鈴木　正（力学）ほか（横浜：横浜国大） ルコニウム、炭化タンタルおよび酸化ベリリウム焼結材の腐食2．圃欄反庵によるアモルファス生成過程のシミュ 楠　克之（物性）レーション3、無鋳型引き上げ連鋳法による異形断面アルミニ 佐藤　彩（組織）ほかウム材の製造姿．B1とSr－C困一Cu－Oの交互スパッタで穫層した趨 池日］省三（表繭）ほか伝導酸化物潮漢の断繭観察5．レッジ界繭の移動遼度の時閥依存惟一非整含界 榎本正人（物惟）ほか磁との比較6．正方縞金属閥化含物TiA蝉結晶の弾性定数 印村森彦（力学）ほか7．9Cr－2Mo一θ．1C鋼のナトリウム中の腐食挙動に 武藤　功（力学）ほか及ぽす添加元繁の影響8．TiA1焼縞体の機械的性質 中村森彦（力学）ほか9．環境脆性と疲れき裂開閉口挙動 浜野隆一（力学）1O．Ti－2．6Fe含金の初析αプレートの総成分析 榎本正人（物性）ほかユ1．電子ビーム溶接した低放射化バナジウム含金の 平嗣　裕（2G）引張特性12．Mo－Ru含金ろう材を用いたモリブデン単結晶の 〃接含13．V－Mo含金の水素透過特性 西村　睦（機能）ほか14．鉄コロイド超微粒子のメスバウワー効果 古林孝夫（機能）ほか15．Ti含金の高温耐酸化惟と引張り特性に及ぼすア 武井　摩（3G）ほかルミナイジング処理の影響16．Fe－Ni－C含金における逆変態過程のその場観察 幌原節勇（機能）I？．Fe－Ni－C微粉体におけるマルテンサイト変態 菊池武玉児（機能）ほか18．Fe－N1－Co－Al－C含金における逆変態挙動と転位 大塚秀幸（機能）ほか学・協会名 開催期聞 発　　　表　　　題　　　目 発表者（所属）貝本金属挙会 4．4～4．6 構造（横浜：横浜国大） 王9．Co及びCo－Fe趨微粒子のマルテンサイト変態 梶原節男（機能）ほか（II）20．遠心噴霧粉末製遭法の噴霧因子の検討 原田幸明（4G）2玉．FeCo趨微粉の焼結挙鋤 国　義雄（4G）ほか22．W－Cu系の固液界繭張力の測定 村松祐治（4G）ほか23．耐熱鋼，Ni基耐熱含金，及びTi含金の設蕎十と開発 1〃奇遭夫（設計）24．S1C／Ti複含材料の界面反応と引張強度特性に 今井義雄（機能）ほか及ぽす含金元素の影響貝本鉄鋼協会 4．4～曇．6 1．開発チタン基合金の高漁低サイクル疲れ 呂　芳一（設計）ほか（検浜：被浜国大） 2．長期使用ボイラ鋼管の内圧クリープ破断強度と 金丸　修（環境）ほか玉SO－StreSS法による締命予1貝■j3．ばね鋼SUP7の高サイクル疲労特11窒三 金沢健二（環境）ほか4．落璽武衝蝶引張試験機による動自勺弾獺性破壊靱 安申　嵩（環境）ほか性の測定5．球状黒鉛鋳鉄の動的破壊靱性とその評価 申野恵剛環境）ほか6．12Cr系の高温クリープによる材質劣化機構 渡部　隆（5G）ほか7．Ti－6A1－4V含金における製造条件のデータベー 粟原　豊（設計）ほかス化8．Ni基媒緒総含金の組織及ぴクリープ破断特性に 山県敏博（設計）ほか及ぽす添加元素の影響9、高強度Ni基単緒編含金の設計 原蘭広史（設計）ほか10．極低淋におけるセレーション変形開始挙動とそ 歯利哲美（1G）ほかの計算機シミュレーション（純チタン，第1報）玉1．エキソ電子放電と金属疲労の関係 松嗣三郎（環境）ほか12．拡散成長理論によるFe－C－Xl－X24元合金の初析 榎本正人（物惟）フェライトの成長と分酉己の予測ユ3．鋼板製造プロセスにおける結最粒組織変化のシ 榎本正人（物性）ほかミュレーション14．高張力鋼の大気中及び海水申フレッティング疲 申澤典三（カ学）ほか労に及ぽす接触繭圧の影饗玉5．プラズマ電子ビーム炉によるTiA1の溶解 高橋順次（力学）ほか16．Cr－2W鋼のクリープ破断特性に及ぽすCrの効 瀦1幅士雄（2G）ほか果17．SUS321鋼のクリープ破断特性に及ぽす高淑硫 池囲溝一（損傷）ほか化腐食の彰饗目本原子カ学会 4．4～4，6 玉．電子ビームによるグラファイトとC／C複含材 藤塚正和（2G）（吹凹：大阪大） の熱衝撃試験2．ヘリオトロン防護りミターの高熱流束損傷 新野　仁（2G）3．大電流密度電子ビーム照射グラファイトのラマ 北島正弘（2G）ほかンスペクトルについて目中酸化物趨蟹薄体 壬．ユ0～4．l1 1．Bi系高温超電導体 前鵬　弘（玉G）シンボジウム 2．Bi－Sr－C註一Cu酸化物薄膜の含成と特性 小」l1恵一（表面）（つ／ば：研究交流センター〕3．高撤酸化物趨電導体の実用惟と線材製造法 印十一正（1G）溶　接　学　会 垂．12～4．14 1．最大応力基準葦式験による溶接継手の疲労籍命評 太蘭昭彦（環境）ほか（凍京：園立教育会館） 個一A5083－O横突き含わせ剰塞手の場含一金属材料技術研究所　科学技術週間行事のお知らせ（1）研究所一般公開（本所・筑波支所）　当研究所で行っている先端的研究活動とその成果および主な研究関連施設設備を公開します。また，研究の内容などをパネル・実物展示によ1）紹介します。なお，本所（申良黒）においては，科学技術映画を上映し，来訪者からの技術相談に応じるための相談コーナーを開設します。　　本所（中営黒）　4月18日（火）13時～工7時　　筑波支所　　　　4月20日㈱　10時～16時（2）「第6回科学技術いろいろ展」への出展　幾研究所が特に力を入れている趨電導材料の開発；研究とそのほかの主な研究成果等をパネル・現物試料で展示し，わかりやすく紹介します。　　場所：東京園際見本市会場（晴海）　　期間：4月11日｛火）～4月14臼㈱　　時閲：10時～16時30分〔特許出願速報〕搬願日63．　12．　O163．　｝2．　2063．　12，　23搬纐番号63－30464263－3ヱ942963－323545発　明　の　名　称商奥空容総綱材料の低瀞被覆法プラズマ気相反応謹糧A1含宥金矧琶1化含物のプラズマ電子ビーム溶解鋳造方法脇鰯日63．　12．　2763．　12．　2763，　12．　27出繊番号63－32773063－32773呈63－327732発　明　の　名　称鉄一炭化物系纏含皮膜の彩成法Al一炭化物系複含皮膜の汗多成方法而寸摩耗縛電性複含皮膜の形成法◆短　信◆●外国人研究員の受入れ民名JosephBirchHo1吉所属アメリカローレンスリバモア国立研究所テーマ　燃焼含成法による金属間化含物の製造に　　　　関する研究期　間　昭和64年1月7臼～2月15日氏名Margaritaγorre所属フィりピン材料科学研究所テーマ　大気暴露試験を用いた金属材料の耐食性　　　　評価技術期　間　平成元年ユ削閉～7月7日氏名KorrakochM㈱chumnam○海外出張等所　属フ1一マ期　問氏　名所　属ア’マ期　聞氏　名所　属ア凹マ期　閲タイ　科学技術研究所大気暴露試験を用いた金属材料の鮒食性言平｛櫛吉支弔行平成元年1月17日～7月7臼姜　聖君’’一　　漢陽大学気相反応法によるBi系高漱酸化物趨電導体の含成平成元年1月24日～3月5日異　平男申国　北京科学技術大学ガリウムの気化拙出特惟に関する研究平成元年1月30臼～3別冊氏石井前田平野　明　弘敏幸所環境惟能研究部第一研究グループカ学特性研究部期　　　闇．1．9～3．1．2．1－1．2．2．1－1．4．8．5．30行　　先フイリピンフイリピンアメり力用　　　　　務大気腐食研究実施長期専門家として派遣日・アセアン科学技術協力原子炉用金属潤＝1化合物の光電子分光に関する研究　　　　　　　遜巻　第363号発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　千153球迂京老厄畠黒区［1］目黒2－3－12　　　　TEL（03）719－2271，FAX（03〕792－3337　　　　　　耳王方定テ己角三3月多邑イ予繍集兼発行人　　漆原英二印　渕株式会社三興印刷